Эффекты однократной неинвазивной стимуляции спинного мозга у пациентов с постинсультными двигательными нарушениями

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Постинсультные нарушения походки часто характеризуются аномальными кинематическими и кинетическими паттернами, ухудшением интра- и межконечностной координации, измененной активацией мышц и повышенными затратами энергии во время ходьбы. Работа направлена на определение возможности применения чрескожной электрической стимуляции спинного мозга (ЧЭССМ) для воздействия на кинематику ходьбы пациентов с гемипарезом в раннем и позднем восстановительном периодах (1–12 мес.) после полушарного инсульта. В исследовании применялась непрерывная и фазическая спинальная стимуляция во время двигательной тренировки на беговой дорожке. Для стимуляции использовали спинальный нейропротез, включающий многоканальный стимулятор для ЧЭССМ (ООО “Косима”, Россия) в комплекте с датчиками для определения фаз ходьбы, а именно, переноса или опоры ноги. Биомеханическое исследование функции ходьбы проводили с помощью комплекса “Стэдис” (“Нейрософт”, Россия). В исследовании принимали участие 15 пациентов (возраст от 33 до 79 лет). Анализировали параметры шагательных движений при ходьбе по полу без стимуляции до и после тренировки на беговой дорожке с использованием ЧЭССМ. Сравнительный анализ изменений кинематики ходьбы после однократной тренировки на беговой дорожке в сочетании с ЧЭССМ у большинства пациентов показал увеличение скорости ходьбы, длины цикла шага, увеличение размаха движений в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах, у 40% пациентов на 1–2 см увеличилась, а у остальных удерживалась на первоначальном уровне высота подъема стопы паретичной конечности при ходьбе по полу. Полученные результаты показывают, что тренировку с применением ЧЭССМ можно рассматривать как метод реабилитации для коррекции ходьбы после инсульта.

Об авторах

Д. В. Скворцов

Федеральный научный клинический центр ФМБА России; ФГБУ Федеральный центр мозга и нейротехнологий ФМБА России

Email: gerasimenko@infran.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

И. Н. Богачева

ФГБУН Институт физиологии имени И.П. Павлова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: bogacheva@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

Н. А. Щербакова

ФГБУН Институт физиологии имени И.П. Павлова РАН

Email: gerasimenko@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Гришин

ФГБУН Институт физиологии имени И.П. Павлова РАН

Email: gerasimenko@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

С. Н. Кауркин

Федеральный научный клинический центр ФМБА России; ФГБУ Федеральный центр мозга и нейротехнологий ФМБА России

Email: gerasimenko@infran.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

Т. Р. Мошонкина

ФГБУН Институт физиологии имени И.П. Павлова РАН

Email: gerasimenko@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

Ю. П. Герасименко

ФГБУН Институт физиологии имени И.П. Павлова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: gerasimenko@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Mohan D.M., Khandoker A.H., Wast S.A. et al. Assessment Methods of Post-stroke Gait: A Scoping Review of Technology-Driven Approaches to Gait Characterization and Analysis // Front. Neurol. 2021. V. 12. P. 650024.
  2. Minassian K., Hofstoetter U.S., Danner S.M. et al. Spinal Rhythm Generation by Step-Induced Feedback and Transcutaneous Posterior Root Stimulation in Complete Spinal Cord–Injured // Neurorehabil. Neural Repair. 2016. V. 30. № 3. P. 233.
  3. Calvert J.S., Manson G.A., Grahn P.J., Sayenko D.G. Preferential activation of spinal sensorimotor networks via lateralized transcutaneous spinal stimulation in neurologically intact humans // J. Neurophysiol. 2019. V. 122. № 5. P. 2111.
  4. Shapkova E.Y., Pismennaya E.V., Emelyannikov D.V., Ivanenko Y. Exoskeleton walk training in paralyzed individuals benefits from transcutaneous lumbar cord tonic electrical stimulation // Front. Neurosci. 2020. V. 14. P. 416.
  5. Gill M.L, Grahn P.J., Calvert J.S. et al. Neuromodulation of lumbosacral spinal networks enables independent stepping after complete paraplegia // Nat. Med. 2018. V. 24. № 11. P. 1677.
  6. Seáñez I., Capogrosso M. Motor improvements enabled by spinal cord stimulation combined with physical training after spinal cord injury: review of experimental evidence in animals and humans // Bioelectron. Med. 2021. V. 7. № 1. P. 16.
  7. Gerasimenko Y.P., Lu D.C., Modaber M. et al. Noninvasive Reactivation of Motor Descending Control after Paralysis // J. Neurotrauma. 2015. V. 32. № 24. P. 1968.
  8. Solopova I.A., Sukhotina I.A., Zhvansky D.S. et al. Effects of spinal cord stimulation on motor functions in children with cerebral palsy // Neurosci. Letter. 2017. V. 639. P. 192.
  9. Sayenko D.G., Atkinson D.A., Dy C.J. et al. Spinal segment-specific transcutaneous stimulation differentially shapes activation pattern among motor pools in humans // J. Appl. Physiol. 2015. V. 118. № 11. P. 1364.
  10. Городничев Р.М., Пухов А.М., Моисеев С.А. и др. Регуляция фаз шагательного цикла при неинвазивной электрической стимуляции спинного мозга // Физиология человека. 2021. Т. 47. № 1. С. 73. Gorodnichev R.M., Pukhov A.M., Moiseev S.A et al. Regulation of gait cycle phases during noninvasive electrical stimulation of the spinal cord // Human Physiology. 2021. V. 47. № 1. P. 60.
  11. Danner S.M., Hofstoetter U.S., Ladenbauer J. et al. Can the human lumbar posterior columns be stimulated by transcutaneous spinal cord stimulation? A modeling study // Artif. Organs. 2011. V. 35. № 3. P. 257.
  12. Hofstoetter U.S., Freundl B., Binder H., Minassian K. Common neural structures activated by epidural and transcutaneous lumbar spinal cord stimulation: elicitation of posterior root-muscle reflexes // PLoS One. 2018. V. 13. № 1. P. e0192013.
  13. Дамулин И.В., Екушева Е.В. Процессы нейропластичности после инсульта // Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2014. Т. 6. № 3. С. 69. Damulin I.V., Ekusheva E.V. Neuroplasticity processes after stroke // Neurology, Neuropsychiatry, Psychosomatics. 2014. V. 6. № 3. P. 69.
  14. Hermens H.J., Freriks B., Disselhorst-Klug C., Rau G. Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures // J. Electromyogr. Kinesiol. 2000. V. 10. № 5. P. 361.
  15. Grishin A.A., Bobrova E.V., Reshetnikova V.V. et al. A System for Detecting Stepping Cycle Phases and Spinal Cord Stimulation as a Tool for Controlling Human Locomotion // Biomed. Eng. 2021. V. 54. № 5. P. 312.
  16. Hsu A.L., Tang P.F., Jan M.H. Analysis of impairments influencing gait velocity and asymmetry of hemiplegic patients after mild to moderate stroke // Arch. Phys. Med. Rehabil. 2003. V. 84. № 8. P. 1185.
  17. Nadeau S., Arsenault A.B., Gravel D., Bourbonnais D. Analysis of the clinical factors determining natural and maximal gait speeds in adults with a stroke // Am. J. Phys. Med. Rehabil. 1999. V. 78. № 2. P. 123.
  18. Баскакова Н.В., Витензон А.С. Влияние темпа и длины шага на основные параметры ходьбы человека / Биомеханика. 1975, сб. трудов вып. 13, РНИИТО. С. 242. Baskakova N.V., Vitenzon A.S. [The influence of pace and step length on the basic parameters of human walking] / Biomechanics. 1975, collection of works V. 13, RNIITO. P. 242.
  19. Simonsen E.B. Contributions to the understanding of gait control // Dan. Med. J. 2014. T. 61. № 4. P. B4823.
  20. Богачева И.Н., Щербакова Н.А., Савохин А.А. и др. Эффекты фазозависимой чрескожной стимуляции спинного мозга в регуляции кинематики шагательных движений человека // Биофизика. 2021. Т. 66. № 4. С. 802. Bogacheva I.N., Shcherbakova N.A., Savokhin A.A. et al. Phase-Dependent Effects of Transcutaneous Spinal Cord Stimulation on Regulation of Kinematics of Human Stepping Motions // Biophysics. 2021. V. 66. № 4. P. 681.
  21. Скворцов Д.В. Диагностика двигательной патологии инструментальными методами: анализ походки, стабилометрия. М.: Т.М. Андреева, 2007. 617 c. Skvortsov D.V. Diagnostics of motor pathology by instrumental methods: gait analysis, stabilometry. M.: Т.М. Andreeva, 2007. 617 р.
  22. Burridge J.H., McLellan D.L. Relation between abnormal patterns of muscle activation and response to common peroneal nerve stimulation in hemiplegia // J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 2000. V. 69. № 3. P. 353.
  23. Gervasoni E., Parelli R., Uszynski M. et al. Effects of functional electrical stimulation on reducing falls and improving gait parameters in multiple sclerosis and stroke // PMR. 2017. V. 9. № 4. P. 339.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2.

3.

Скачать (41KB)
4.

Скачать (58KB)

© Д.В. Скворцов, И.Н. Богачева, Н.А. Щербакова, А.А. Гришин, С.Н. Кауркин, Т.Р. Мошонкина, Ю.П. Герасименко, 2023